NO801512L

NO801512L - PROCEDURE AND APPARATUS FOR THICKNESS MEASUREMENT OF MULTIPLE LAYERS.

Info

Publication number: NO801512L
Application number: NO801512A
Authority: NO
Inventors: Shizuo Takahashi; Satoru Matsumi; Toshiyuki Sugiyama; Susumu Takeda
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1980-05-21
Filing date: 1980-05-21
Publication date: 1981-11-23

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for nøyaktig og hensiktsmessig separat tykkelsesmåling av et basismetall og et påført metallsjikt utenpå dette, samt den samlede tykkelse ved hjelp av en elektromagnetisk sprekk-prøve, samt et apparat for utførelse av denne fremgangsmåte . The present invention relates to a method for accurate and appropriate separate thickness measurement of a base metal and an applied metal layer on top of this, as well as the overall thickness by means of an electromagnetic crack test, as well as an apparatus for carrying out this method.

Såkalt belagt stål er i utstrakt bruk innenfor forskjellige områder av industriell - virksomhet fordi det er meget økonomisk og også bestandig. Belagt stål er utført med et material slik som rustfritt stål, titan, aluminium, kobber eller en legering av disse metaller, som er forskjellig fra basismetallet og metallurgisk påført den ene eller begge sider av basismetallet, som kan være karbonstål eller lavlegert stål, ved hjelp av varmvalsing, eksplosiv vedhefting eller påsveising. So-called coated steel is widely used in various areas of industrial activity because it is very economical and also durable. Clad steel is made with a material such as stainless steel, titanium, aluminium, copper or an alloy of these metals, which is different from the base metal and metallurgically applied to one or both sides of the base metal, which may be carbon steel or low alloy steel, by means of of hot rolling, explosive bonding or welding.

Sådant belagt stål er særlig vel egnet for anvendelse i korroderende omgivelser. Ved sådanne anvendelser er det imidlertid særlig viktig å opprettholde hensiktsmessig tykkelse av det påførte material som utgjør det korrosjons-bestandige sjikt. Such coated steel is particularly well suited for use in corrosive environments. In such applications, however, it is particularly important to maintain an appropriate thickness of the applied material which constitutes the corrosion-resistant layer.

Forskjellige fremgangsmåter for måling av tykkelsen av det påførte material eller sjikt har vært foreslått. Ved en første sådan fremgangsmåte måles sjikttykkelsen mekanisk ved hjelp av et måleverktøy etter at et kantområde er etset bort. Ved en annen tidligere kjent fremgangsmåte måles den totale tykkelse av basismetall og påført belegg ved anvendelse av en supersonisk tykkelsesmåler, og tykkelsen av det påførte belegg beregnes på dette grunnlag. Ved en tredje fremgangsmåte måles tykkelsen av det på- Various methods for measuring the thickness of the applied material or layer have been proposed. In a first such method, the layer thickness is measured mechanically using a measuring tool after an edge area has been etched away. In another previously known method, the total thickness of base metal and applied coating is measured using a supersonic thickness gauge, and the thickness of the applied coating is calculated on this basis. In a third method, the thickness of the

førte sjikt ved anvendelse av en elektromagnetisk detektor for måling av små tykkelser ved å registrere magnetiske permeabilitetsforandringer forårsaket av det påførte sjikt. applied layer using an electromagnetic detector for measuring small thicknesses by recording magnetic permeability changes caused by the applied layer.

De ovenfor beskrevede konvensjonelle fremgangsmåter har følgende ulemper. Den førstnevnte mekaniske fremgangsmåte kan bare anvendes for å måle et kantområde av det belagte stål. Ved denne fremgangsmåte er det umulig å måle tykkelsen over hele den belagte stålflate, og særlig over områder hvor det forekommer lokal forandring på grunn av formingstrykk. Den annen fremgangsmåte som benytter seg av en supersonisk tykkelsesmåler kan anvendes for å måle tykkelsen over hele den belagte stålflate, men det er umulig å benytte denne fremgangsmåte for å måle tykkelses-forandringer på grunn av variasjoner i formingsgraden av det påførte belegg og basismetallet. Den tredje fremgangsmåte som benytter en elektromagnetisk detektor for måling av små tykkelser, kan bare anvendes for å måle selve beleggtykkelsen og dens målenøyaktighet er meget lav. Forøvrig kan denne fremgangsmåte ikke anvendes for å måle tykkelsen av et påført belegg med magnetiske egen-skaper . The conventional methods described above have the following disadvantages. The first-mentioned mechanical method can only be used to measure an edge area of the coated steel. With this method, it is impossible to measure the thickness over the entire coated steel surface, and especially over areas where there is local change due to forming pressure. The other method which uses a supersonic thickness gauge can be used to measure the thickness over the entire coated steel surface, but it is impossible to use this method to measure thickness changes due to variations in the degree of formation of the applied coating and the base metal. The third method, which uses an electromagnetic detector for measuring small thicknesses, can only be used to measure the coating thickness itself and its measurement accuracy is very low. Incidentally, this method cannot be used to measure the thickness of an applied coating with magnetic properties.

Det er således et hovedformål for foreliggende oppfinnelse å utvikle en måleteknikk som er hovedsakelig fri for alle de ovenfor nevnte ulemper. It is thus a main purpose of the present invention to develop a measurement technique which is essentially free of all the above-mentioned disadvantages.

I henhold til oppfinnelsen er det frembrakt en fremgangsmåte som tar i betraktning forskjellen i akkustisk impedans for henholdsvis basismaterialet og materialet i det på-førte belegg på dette. En metallisk forbindelse i grenseflaten mellom det påførte material og basismaterialet danner krystaller av forskjellige krystallkorn. På grunn av forskjellen i krystallkornarrangementet ved grenseflaten, fremkommer det ved påtrykning av ultralydbølger et ekko fra grenseflaten, på grunn av strukturforskjellen mellom de to kjemiske forbindelser. Dette ekko forsterkes og likerettes og ut i fra det resulterende signal kan tykkelsen av beleggmaterialet måles nøyaktig og uten vanskeligheter over hele overflaten av vedkommende material. En sådan måling er hittil vært betraktet som umulig. According to the invention, a method has been developed which takes into account the difference in acoustic impedance for the base material and the material in the coating applied to it. A metallic compound at the interface between the applied material and the base material forms crystals of different crystal grains. Due to the difference in the crystal grain arrangement at the interface, an echo from the interface occurs when ultrasonic waves are applied, due to the structural difference between the two chemical compounds. This echo is amplified and rectified and from the resulting signal the thickness of the coating material can be measured accurately and without difficulty over the entire surface of the material in question. Such a measurement has so far been considered impossible.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det mulig åAccording to the present invention, it is possible to

måle tykkelsen av belagt stål, som faktisk kan variere measure the thickness of coated steel, which can actually vary

under tilvirkningsprosessen eller kan forandres på grunn av aldring, således at sådant belagt material, når det engang er godkjent ved sådan inspeksjon, kan anvendes med tiltro og trygghet. during the manufacturing process or may change due to ageing, so that such coated material, once approved by such inspection, can be used with confidence and security.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1A og 1B er diagrammer som anskueliggjør det måleprinsipp ved anvendelse av ultralydbølger som benyttes i henhold til oppfinnelsen, Fig. 2A - 2D viser påfølgende stadier av tykkelsesmålingen av belagt stål i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte, Fig. 3A og 3B viser en annen fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 4 er et koblingsskjerna for en inngangskrets som anvendes ved utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, og Fig. 5 er et blokkskjema av en utgangskrets som anvendes ved utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte. Fig. 1A og 1B anskueliggjør det anvendte måleprinsipp ved tykkelsesmåling av et prøvestykke under utnyttelse av ultralydbølger i henhold til oppfinnelsen. Med den antag-else at lydhastigheten er konstant i et ensartet material, avgis en ultralydbølge 2 fra et kontaktstykke 1 og vandrer gjennom materialet for å reflekteres tilbake til omformeren 1 fra undersiden av materialet. Fig. 1B viser en kurveopptegning tilsvarende fig. 1A på skjermen av et katode-strålerør. Beliggenheten av ekkoet B fra undersiden av prøvestykket anvises på katodestrålerøret, hvor den totale materialtykkelse t er proporsjonal med en avstand t<1>. The invention will now be described in more detail with reference to the attached drawings, on which: Fig. 1A and 1B are diagrams illustrating the measurement principle using ultrasonic waves which are used according to the invention, Fig. 2A - 2D show subsequent stages of the thickness measurement of coated steel according to the method of the invention, Figs. 3A and 3B show another method according to the present invention, Fig. 4 is a connection core for an input circuit that is used in carrying out the method of the invention, and Fig. 5 is a block diagram of an output circuit that is used when carrying out the method of the invention. Fig. 1A and 1B illustrate the measurement principle used when measuring the thickness of a sample using ultrasound waves according to the invention. Assuming that the speed of sound is constant in a uniform material, an ultrasonic wave 2 is emitted from a contact piece 1 and travels through the material to be reflected back to the converter 1 from the underside of the material. Fig. 1B shows a curve drawing corresponding to fig. 1A on the screen of a cathode ray tube. The location of the echo B from the underside of the test piece is indicated on the cathode ray tube, where the total material thickness t is proportional to a distance t<1>.

Forholdet mellom skalaen langs katodestrålerørets tidsakse og den faktiske målte tykkelse kan kalibreres ved anvendelse av et prøvestykke med kjent tykkelse og hvori lydhastigheten er konstant, således at tykkelsen t kan måles ved å avlese beliggenheten på tidsaksen av bunnflateekkoet B for det målte prøvematerial. The relationship between the scale along the time axis of the cathode ray tube and the actual measured thickness can be calibrated by using a sample piece of known thickness and in which the sound speed is constant, so that the thickness t can be measured by reading the location on the time axis of the bottom surface echo B for the measured sample material.

Ultralydbølger har den egenskap at når de passerer gjennom materialer med innbyrdes forskjellig akkustisk impedans, vil en større eller mindre del av bølgeenergien bli reflektert fra grenseflaten mellom materialene. Jo større for-skjell i akkustisk impedans, dessto større andel av bølge-energien blir reflektert. Ultrasound waves have the property that when they pass through materials with mutually different acoustic impedance, a greater or lesser part of the wave energy will be reflected from the interface between the materials. The greater the difference in acoustic impedance, the greater proportion of the wave energy is reflected.

Sådanne refleksjoner finner ofte sted på grunn av forskjeller i krystallkornenes størrelse eller deres innbyrdes anordning, eller de kan oppstå på grunn av forskjeller i kjemisk sammensetning. Under utnyttelse av den ovenfor angitte egenskap for ultralydbølger, er det i henhold til foreliggende oppfinnelse utviklet en fremgangsmåte og et apparat for på dette grunnlag å måle tykkelsen av såvel det påførte belegg som basismetaller ved belagt stål. Such reflections often occur due to differences in the size of the crystal grains or their mutual arrangement, or they may occur due to differences in chemical composition. Using the above-mentioned property of ultrasonic waves, according to the present invention, a method and an apparatus have been developed for measuring the thickness of both the applied coating and the base metals of coated steel on this basis.

En utførelse for måling av både det påførte belegg og basismetallet vil nå bli beskrevet for det tilfelle basismetallet utgjøres av karbonstål, som har akkustisk impedans som er litt forskjellig fra impedansen for det påførte belegg som utgjøres av rustfritt stål. Det vil således bare reflekteres et svakt ekko fra grenseflaten mellom disse materialer. Det bør bemerkes at ved belegg av andre materialer, slik som aluminium, kobber og legeringer av disse metaller, vil forskjellen i akkustisk impedans mellom belegget og basismaterialet være meget større enn i foreliggende eksempel. Det vil naturligvis da være lettere å måle de ønskede tykkelser. An embodiment for measuring both the applied coating and the base metal will now be described for the case where the base metal is made of carbon steel, which has an acoustic impedance that is slightly different from the impedance of the applied coating which is made of stainless steel. Thus, only a weak echo will be reflected from the interface between these materials. It should be noted that when coating other materials, such as aluminium, copper and alloys of these metals, the difference in acoustic impedance between the coating and the base material will be much greater than in the present example. It will naturally then be easier to measure the desired thicknesses.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse av-viker vesentlig fra de fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor. I henhold til foreliggende oppfinnelse kan et svakt grenseflateekko klart utskilles like foran bunnflate ekkoet, med en presisjon som er minst 10 ganger den som tidligere har vært oppnåelig, ved å øke forsterkningen, fremheve pulsutgangen samt fremvise ekkosignalets form på skjermen av et katodestrålerør. Det er derfor mulig og nøyaktig avlese tykkelsen av såvel basismaterialet som det påførte belegg. The method according to the present invention deviates significantly from the methods described above. According to the present invention, a weak boundary surface echo can be clearly distinguished just ahead of the bottom surface echo, with a precision that is at least 10 times that which has previously been achievable, by increasing the gain, highlighting the pulse output and presenting the shape of the echo signal on the screen of a cathode ray tube. It is therefore possible and accurate to read the thickness of both the base material and the applied coating.

I henhold til foreliggende oppfinnelse anvendes en bredbåndet detektoranordning med svekking, som har et sådant bredt frekvensspektrum og svekningskonstant at det oppnås høy signaloppløsning ved anvendelse av en ultralyd-sprekkdetektor. En sådan sprekkdetektor bør ha følgende egen-skaper . (1) Et ekko med smal båndbredde forsterkes med pålitelig gjengivelse ved hjelp av en bredbåndet forsterkerkrets med båndbredde over 0,5 MHz, idet forsterkningen er konstant over et bredt frekvensområde. (2) I det oscilloskop som anvendes bør forsterkningen av inngangssignalene kunne varieres kontinuerlig. (3) Oscilloskopets tidsakseinnstilling bør være i stand til å bevege et billedpunkt utenfor en skalalengde tilsvarende tykkelsen av det material som skal måles. Ved et oscilloskop hvor det målbare område er begrenset til 10,0 mm bør den minste skalaenhet på tidsaksen tilsvare minst 0,2 mm. (4) Forsterkningen av rettlinjet lydforplantning påvirkes ikke av en signalavvisning* imed hensyn til et ekko som frembringer en signalamplityde høyere enn oscilloskopets største skalalengde. Innstillingen av signalavvisningen bør være kontinuerlig variabel. According to the present invention, a broadband detector device with attenuation is used, which has such a wide frequency spectrum and attenuation constant that a high signal resolution is achieved when using an ultrasonic crack detector. Such a crack detector should have the following properties. (1) A narrow-bandwidth echo is amplified with reliable reproduction by means of a broadband amplifier circuit with bandwidth above 0.5 MHz, the gain being constant over a wide frequency range. (2) In the oscilloscope used, the amplification of the input signals should be able to be varied continuously. (3) The oscilloscope's time axis setting should be able to move an image point beyond a scale length corresponding to the thickness of the material to be measured. With an oscilloscope where the measurable range is limited to 10.0 mm, the smallest scale unit on the time axis should correspond to at least 0.2 mm. (4) The gain of rectilinear sound propagation is not affected by a signal rejection* with respect to an echo which produces a signal amplitude higher than the largest scale length of the oscilloscope. The setting of the signal rejection should be continuously variable.

(5) Oscilloskopets tidsakseskala er oppdelt i minst(5) The oscilloscope's time axis scale is divided into at least

50 skaladelinger i samme innbyrdes avstand.50 scale divisions at the same distance from each other.

(6) Et måleområde på 10 mm eller mindre kan utvides i tilstrekkelig grad. Fig. 2A - 2D viser oscilloskopopptegninger for den ut-førelse hvor en belagt stålplate måles fra basismetall-siden ved anvendelse av den ovenfor beskrevede detektoranordning med ultralyd-sprekkdetektor. Basismaterialet og beleggmaterialet i dette eksempel er henholdsvis AST 7A 440 og AISI 304, med tykkelser henholdsvis 7,8 mm og 2,0 mm. Prøvestykkets samlede tykkelse er således 9,8 mm. Fig. 2A viser et tilfelle hvor pulsbredden for grenseflateekkoet og ^sprekkdetektorens avvisning holdes på 0 nivået og forsterkningen settes til B^= 100 % + 26dB, således at antydningen av et ekkosignal 4 såvidt kan sees. I fig. 2A angir T den utsendte puls og B et bunnekko fra prøvestykkets utside. Når grenseflateekkoet kan sees, økes dets pulsbredde ved å forandre tidsaksens skala mens oscilloskopets tidsforsinkelse samtidig innstilles således at pulsens stilling bibeholdes konstant på oscilloskopskjermen. Mens således den tilstand som er vist i fig. 2B opprettholdes, økes signalavvisningen bare i en grad som er tilstrekkelig til å utelukke ekkostøy. (6) A measuring range of 10 mm or less can be sufficiently extended. Fig. 2A - 2D show oscilloscope diagrams for the embodiment where a coated steel plate is measured from the base metal side using the detector device described above with an ultrasonic crack detector. The base material and the coating material in this example are respectively AST 7A 440 and AISI 304, with thicknesses of 7.8 mm and 2.0 mm respectively. The total thickness of the test piece is thus 9.8 mm. Fig. 2A shows a case where the pulse width for the interface echo and the ^crack detector's rejection is kept at the 0 level and the gain is set to B^= 100% + 26dB, so that the hint of an echo signal 4 can be seen as much as possible. In fig. 2A, T indicates the emitted pulse and B a bottom echo from the outside of the test piece. When the interface echo can be seen, its pulse width is increased by changing the scale of the time axis while the oscilloscope's time delay is simultaneously set so that the position of the pulse is maintained constant on the oscilloscope screen. While thus the condition shown in fig. 2B is maintained, the signal rejection is only increased to an extent sufficient to exclude echo noise.

Det resulterende grenseflateekko 4 kan klart sees i form av en linje i fig. 2C. Ved innbyrdes tilpasning av forsterkning, pulsbredde og signalavvisning kan det, som beskrevet ovenfor, frembringes en avbildning av et grenseflateekko med skarp frontflanke på oscilloskopets fremvisningsskjerm. The resulting interface echo 4 can clearly be seen in the form of a line in fig. 2C. By mutual adaptation of gain, pulse width and signal rejection, as described above, an image of an interface echo with a sharp front edge can be produced on the oscilloscope's display screen.

Tidsaksen er på forhånd fastlagt ved nøyaktig kalibrering ved anvendelse av et kjent prøvestykke. Det målbare område fastlegges slik at det omfatter den samlede tykkelse av det material som skal måles. Da den overflate 5 av materialet som detektoranordningen befinner seg i kontakt med utgjør skalaens nullpunkt, representerer avstanden fra denne overflate til det sted 6 hvor grenseflateekkoet 4 stiger opp fra tidsskalaen, basismaterialets tykkelse, mens avstanden fra tidsaksepunktet 6 for grenseflateekkoet 4 til flanke-stillingen 7 for bunnflateekkoet B representerer tykkelsen av beleggsjiktet 10. Avstanden fra overflaten 5 til tidsaksepunktet 7 for bunnekkoet B. angir således den samlede materialtykkelse. For tykkelsesavlesninger er avstanden mellom disse punkter fastlagt i en skala som er i samsvar med lydhastigheten i de forskjellige materialer. The time axis is determined in advance by precise calibration using a known test piece. The measurable area is determined so that it includes the total thickness of the material to be measured. As the surface 5 of the material with which the detector device is in contact constitutes the zero point of the scale, the distance from this surface to the place 6 where the interface echo 4 rises from the time scale represents the thickness of the base material, while the distance from the time axis point 6 of the interface echo 4 to the flank position 7 for the bottom surface echo B represents the thickness of the coating layer 10. The distance from the surface 5 to the time axis point 7 for the bottom echo B. thus indicates the total material thickness. For thickness readings, the distance between these points is determined on a scale that is in accordance with the speed of sound in the different materials.

I fig. 3 er det vist et tilfelle hvor en tykkelse på 10In fig. 3 shows a case where a thickness of 10

til 20 mm måles hovedsakelig på samme måte som i det tidligere eksempel. Hvis i dette tilfelle den ovenfor angitte flankestilling av bunnflateekkoet B<1>,som allerede er blitt kalibrert, forflyttes til nullpunktet 5 ved å utnytte inn-stillingsmulighetene for oscilloskopets tidsakse, vil det virkelige måleområde være 10 til 20 mm. Denne tykkelse kan oppnås ved å addere verdien 10 mm til den direkte skalaavlesning i punktene 6 til 7, som henholdsvis til-svarer grenseflateekkoet og bunnflateekkoet. På samme måte kan en meget større tykkelse eller dybde måles, samtidig som måleområdet hele tiden holdes innenfor 10 mm. Samme høye målenøyaktighet kan derfor bibeholdes hele tiden. to 20 mm is measured essentially in the same way as in the previous example. If in this case the above indicated flank position of the bottom surface echo B<1>, which has already been calibrated, is moved to the zero point 5 by utilizing the setting options for the oscilloscope's time axis, the real measurement range will be 10 to 20 mm. This thickness can be obtained by adding the value 10 mm to the direct scale reading in points 6 to 7, which respectively correspond to the boundary surface echo and the bottom surface echo. In the same way, a much greater thickness or depth can be measured, while the measurement range is always kept within 10 mm. The same high measurement accuracy can therefore be maintained at all times.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det, som beskrevet., ovenfor, mulig å måle tykkelsen av et påført materialbe-legg på stål, hvilket hittil er blitt betraktet som umulig. According to the present invention, as described above, it is possible to measure the thickness of an applied material coating on steel, which has hitherto been considered impossible.

I henhold til oppfinnelsen er det mulig med stor nøyaktig-het å måle sjikttykkelsen på hvilket som helst sted av det belagte stålstykke innenfor en verdi på + 1 mm uten vanskelighet, samt også å måle vedkommende tykkelse enten fra forsiden eller baksiden. According to the invention, it is possible with great accuracy to measure the layer thickness at any point of the coated steel piece within a value of + 1 mm without difficulty, and also to measure the relevant thickness either from the front or the back.

Hvis den totale tykkelse av det belagte stålmaterial er mer enn 2,5 mm og beleggtykkelsen er mer enn 0,4 mm, er det ganske lett å måle begge tykkelser. Det er også mulig å måle tykkelsen av et material med en krumning på mer enn 1,5 ganger krumningen av detektoranordningens kontaktstykke, som er sylinderformet eller har en annen krum form. If the total thickness of the coated steel material is more than 2.5 mm and the coating thickness is more than 0.4 mm, it is quite easy to measure both thicknesses. It is also possible to measure the thickness of a material with a curvature of more than 1.5 times the curvature of the contact piece of the detector device, which is cylindrical or has another curved shape.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan såledesBy means of the present invention can thus

tykkelsen av et påført sjikt som er formingsbehandlet, utledes med stor nøyaktighet. Dette er av økonomisk betydning, da bruk av dyrt material kan nedsettes til et minimum. the thickness of an applied layer that has been shaped is derived with great accuracy. This is of economic importance, as the use of expensive material can be reduced to a minimum.

I fig. 4 er det vist et koblingsskjerna av detektoranordningen og de tilhørende elektriske kretser som anvendes for å frembringe ultralydpulser. En motstand 20 er koblet mellom en likespenningskilde, f.eks. på 500 volt, og den ene klemme for en bryter 22, hvis annen klemme er forbundet med jord. Bryteren 22 utgjøres fortrinnsvis av en styrt silisiumlikeretter eller annen hensiktsmessig halvleder-bryter. Bryteren 22 kan drives periodisk i en passende koblingstakt for oscilloskopet. Den ene klemme for en kondensator 21 er koblet til forbindelsespunktet mellom motstanden 20 og bryteren 22, mens kondensatorens annen klemme gjennom en seriekobling av en variabel motstand 22 og en fast motstand 24 er forbundet med jord. Innstillingen av den variable motstand 2 3 bestemmer pulsbredden og puls-energien for de pulser som avgis gjennom kondensatoren 21. Forbindelsespunktet mellom kondensatoren 21 og den variable motstand 23 er koblet til en spole 25, hvis annen klemme er forbundet med jord. Fellespunktet for kondensatoren 21, den variable motstand 23 og spolen 25 er koblet til inngangsklemmen for en bredbåndet omformer 28 som inngår i detektoranordningen 27. Denne detektoranordning 27 i kontakt med prøvestykket omfatter også et stykke sveknings-material 26 anordnet på baksiden av omformeren 26 for å hindre pulsoversvingning av denne. Detektoranordningen 2 7 kan f.eks. være modell CLF-5 tilvirket av firmaet Krautkraemer i Vest-tyskland. Omformeren 28 er fortrinnsvis ultralydkoblet til prøvestykket 30 ved anvendelse av et kontaktmedium 29 slik som et gel eller lignende, som er kommersielt tilgjengelig i flere typer. In fig. 4 shows a connection core of the detector device and the associated electrical circuits used to generate ultrasound pulses. A resistor 20 is connected between a direct voltage source, e.g. of 500 volts, and one terminal for a switch 22, the other terminal of which is connected to earth. The switch 22 is preferably made up of a controlled silicon rectifier or other suitable semiconductor switch. The switch 22 can be operated periodically at a suitable switching rate for the oscilloscope. One terminal for a capacitor 21 is connected to the connection point between the resistor 20 and the switch 22, while the capacitor's other terminal through a series connection of a variable resistor 22 and a fixed resistor 24 is connected to earth. The setting of the variable resistor 2 3 determines the pulse width and pulse energy for the pulses emitted through the capacitor 21. The connection point between the capacitor 21 and the variable resistor 23 is connected to a coil 25, the other terminal of which is connected to ground. The common point of the capacitor 21, the variable resistor 23 and the coil 25 is connected to the input terminal of a broadband converter 28 which is included in the detector device 27. This detector device 27 in contact with the test piece also comprises a piece of weakening material 26 arranged on the back of the converter 26 in order to prevent pulse fluctuations of this. The detector device 2 7 can e.g. be model CLF-5 manufactured by the firm Krautkraemer in West Germany. The transducer 28 is preferably ultrasonically connected to the test piece 30 using a contact medium 29 such as a gel or the like, which is commercially available in several types.

I fig. 5 er det vist et blokkdiagram av den anvendte ultralyd-sprekkdetektor og de tilhørende elektriske kretser som anvendes i henhold til oppfinnelsen. En omformer 31 for sprekkdetektoren 40 er ultralydkoblet til prøvestykket 30 ved anvendelse av et kontaktmedium 29. Fortrinnsvis er omformeren 31 for sprekkdetektoren 40 samt omformeren 28 In fig. 5 shows a block diagram of the used ultrasonic crack detector and the associated electrical circuits used according to the invention. A converter 31 for the crack detector 40 is ultrasonically connected to the test piece 30 using a contact medium 29. Preferably, the converter 31 for the crack detector 40 and the converter 28

i detektoranordningen 2 7 anbrakt inntil hverandre i en sonde. Likesom ved detektoranordningen 27 er et stykke svekkende eller lyddempende material 39 anordnet på baksiden av omformeren 31 for sprekkdetektoren 40. Utgangssignalet fra omformeren 31 føres gjennom en høyfrekvens-forsterker 32, en svekker 33 og en annen høyfrekvens-forsterker 34 til inngangen for detektoren 35. Bølgeformene for signalene i de forskjellige punkter langs denne krets er angitt på skjemaet i fig. 5. Detektoren 35 kan etter ønske utgjøres av en halvbølge-likeretter eller en hel-bølge-likeretter. Bølgeformen på utgangssiden av detektoren 35 er angitt for begge disse likerettertyper. Filteret 36 og 38 er koblet til utgangen av detektoren in the detector device 2 7 placed next to each other in a probe. As with the detector device 27, a piece of attenuating or sound dampening material 39 is arranged on the back of the converter 31 for the crack detector 40. The output signal from the converter 31 is passed through a high-frequency amplifier 32, an attenuator 33 and another high-frequency amplifier 34 to the input of the detector 35. The waveforms for the signals at the various points along this circuit are indicated on the diagram in fig. 5. The detector 35 can, as desired, consist of a half-wave rectifier or a full-wave rectifier. The waveform on the output side of the detector 35 is indicated for both of these rectifier types. The filter 36 and 38 are connected to the output of the detector

35. Filteret 38 er et avvisningsfilter som svekker høy-frekvenskomponentene i utgangssignalet fra detektoren 35. Dette avvisningsfilteret 38 er fortrinnsvis innstillbart således at operatøren kan oppnå klarest mulig bølgeform for utgangssignalet. Utgangen for avvisningsfilteret 38 35. The filter 38 is a rejection filter that weakens the high-frequency components in the output signal from the detector 35. This rejection filter 38 is preferably adjustable so that the operator can obtain the clearest possible waveform for the output signal. The output for the rejection filter 38

er koblet gjennom en bredbåndet videoforsterker 37 til inngangen for vertikal avbøyningen i katodestrålerøret eller oscilloskopet som anvendes sammen med den beskrevede krets. Sprekkdetektoren 4 0 kan f.eks. utgjøres av en detektor av modell USL-32 fremstilt av firmaet Krautkraemer i Vest-tyskland. is connected through a broadband video amplifier 37 to the vertical deflection input of the cathode ray tube or oscilloscope used in conjunction with the circuit described. The crack detector 4 0 can e.g. consists of a detector of model USL-32 manufactured by the firm Krautkraemer in West Germany.

Claims

1. Method for measuring the thickness of different metal layers in a piece of metal in several layers, characterized in that a pulse source for ultrasound waves is placed against the first surface of the piece of metal, electrical signals are produced in response to ultrasound waves that are reflected from another surface of the piece of metal, a curve plot which represents the electrical signal is produced on an oscilloscope, and measurements are made on the curve plot to determine the location of an interface between different layers of the piece of metal, e.g. the interface between an applied layer and a base metal, in relation to at least one of said surfaces.

2. Method for measuring the thickness of different layers in a metal piece in several layers, characterized in that a detector device with a large bandwidth and high attenuation as well as an ultrasonic crack detector with broadband amplification is placed next to a surface of the metal piece, the crack detector is connected to an oscilloscope with continuous adjustable time scale, a specified pulse width and a signal rejection produced by the crack detector is kept at zero level, while the detector's gain is increased until an interface echo between a first and second layer of the metal piece can be observed on the oscilloscope, the pulse width is increased so that the interface echo increases in amplitude together with echo noise, and the signal rejection is increased to thereby exclude the echo noise from the interface echo, so that the interface echo is presented in a clear waveform.

3. Apparatus for measuring the thickness of different layers of a piece of metal in several layers, characterized in that it comprises a detector device with a large bandwidth and high signal attenuation, an ultrasonic crack detector, a broadband amplifier for amplifying the signals produced by the crack detector as well as a rejection filter connected to the amplifier, and a cathode ray oscilloscope with one input connected to the crack detector.

4. Apparatus as stated in claim 3, characterized in that it further comprises a pulse generator device connected to the detector device, the pulse generator device comprising a first resistance and a periodically acting electronic switch connected between the terminals for a direct voltage source, a capacitor with a first terminal connected to the connection point between the first resistor and the switch, a variable resistor as well as another resistor connected in series between another terminal for the capacitor and a ground connection for the DC voltage source, as well as an inductance with a first terminal connected to the second terminal of the capacitor and a second terminal connected to said ground connection, while the inductance the first terminal is also connected to an input terminal for the detector device.

5. Apparatus as stated in claim 3 or 4, characterized in that it further comprises detector equipment connected to an output for the broadband amplifier, while the rejection filter is connected to an output for the detector device.